Uma coluna de fracionamento operando a 50 psia é alimentada, no ponto ótimo, com uma mistura
molar em n-butano e
molar em n-pentano, na forma de líquido saturado. A vazão da alimentação é de
e um destilado
molar em nbutano é removido a uma vazão de
. O condensador no topo da coluna remove 1 milhão Btu/h de calor e produz as correntes de produto e de refluxo na forma de líquido saturado. Admitindo vazão molar constante, calcular:
a) a razão de refluxo
b) as vazões ( em lb-mol) de vapor e de líquido, acima e abaixo do prato de alimentação;
c) o número de estágios teóricos necessários para produzir a separação;
d) a composição do produto de fundo;
São conhecidos os seguintes dados de equilíbrio, na forma de fração molar de n-butano.
X
1
0,725
0,568
0,439
0,321
0,207
0,108
0
Y
1
0,885
0,785
0,681
0,553
0,397
0,232
0
a) a razão de refluxo
b) as vazões ( em lb-mol) de vapor e de líquido, acima e abaixo do prato de alimentação;
c) o número de estágios teóricos necessários para produzir a separação;
d) a composição do produto de fundo;
| X | 1 | 0,725 | 0,568 | 0,439 | 0,321 | 0,207 | 0,108 | 0 |
| Y | 1 | 0,885 | 0,785 | 0,681 | 0,553 | 0,397 | 0,232 | 0 |
Passo 1
O enunciado descreve uma coluna de fracionamento alimentada com
lb-mol/h de mistura líquida saturada com
em n-butano, operando a 50 psia, e na qual se retira
lb-mol/h de destilado com
. O condensador é total, produz o produto e o refluxo como líquidos saturados e remove
Btu/h. Admitimos vazão molar constante para usar o balanço de entalpia no condensador e o balanço de matéria, e depois aplicar o método de McCabe–Thiele com os dados de equilíbrio fornecidos (tabela
vs.\
) para achar número de estágios e composição de fundo.
Passo 2
Para calcular a razão de refluxo precisamos do balanço de entalpia no condensador total. Escrevendo
onde
é a vazão molar de vapor que chega ao topo (e que condensamos totalmente) e
é o calor latente médio por lb-mol de vapor condensado. Como
e a razão de refluxo é
, obteríamos
Porém o enunciado não fornece nem o valor de
(entalpia de vaporização média do vapor que chega ao topo) nem dados “por componente” para calcular esse
. Sem esse dado fundamental de termodinâmica não é possível determinar
, tampouco
,
, nem prosseguir com McCabe–Thiele para os estágios e composição de fundo.
Resposta
Não é possível resolver o exercício porque faltam os valores do calor latente (
) necessários para o balanço de entalpia no condensador e, consequentemente, para o cálculo da razão de refluxo e dos demais itens.